JP2019098284A - ギ酸回収剤、ギ酸除去方法、ギ酸除去装置、二酸化炭素分離回収方法及び二酸化炭素分離回収装置 - Google Patents
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Abstract
Description
実施形態のギ酸回収剤は、図1の式(1)の構造を含む有機基と、有機基と結合した基材とを含む。実施形態のギ酸回収剤は、ギ酸及び二酸化炭素吸収剤を含む溶液中にてギ酸を実用的に回収する。実施形態のギ酸回収剤は、CCSにおいて使用される二酸化炭素吸収剤を含む水溶液中のギ酸の除去剤として実用的である。
実施形態のギ酸除去方法は、実施形態のギ酸回収剤をギ酸及び二酸化炭素吸収剤を含む溶液と接触させる工程を含む。実施形態のギ酸除去方法は、CCSで使用される二酸化炭素を含む溶液に含まれるギ酸を除去する方法として実用的である。
実施形態の実施形態のギ酸除去装置は、ギ酸回収剤を含む。ギ酸除去装置では、上述のギ酸除去方法が実施される。ギ酸除去装置は、より具体的には、ギ酸回収剤、ギ酸回収剤を収容する収容容器、ギ酸及び二酸化炭素吸収剤を含む溶液の導入経路及びギ酸及び二酸化炭素吸収剤を含む溶液の排出経路を有する。二酸化炭素吸収剤を含む溶液は、ギ酸除去装置に導入され、排出される。排出された二酸化炭素吸収剤を含む溶液中のギ酸濃度は低減している。ギ酸及び二酸化炭素吸収剤を含む溶液の導入経路及びギ酸及び二酸化炭素吸収剤を含む溶液の排出経路は、ギ酸回収剤を収容する収容容器と接続している。実施形態のギ酸除去装置は、CCSにおいて使用される二酸化炭素吸収剤を含む溶液に含まれるギ酸の除去装置として実用的である。
本実施形態に係る二酸化炭素分離回収方法においては、ギ酸除去方法を用いている。二酸化炭素分離回収方法は、二酸化炭素を含有するガスと、二酸化炭素吸収剤を含む溶液とを接触させて、前記二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を分離回収し、二酸化炭素吸収剤を含む溶液に含まれるギ酸とギ酸回収剤を接触させて二酸化炭素吸収剤を含む溶液からギ酸を除去する。なお、ギ酸は、二酸化炭素吸収剤の酸化によって生成する。実施形態の二酸化炭素分離回収方法は、二酸化炭素吸収剤を含む溶液中のギ酸を除去できることがCCSにおいて実用的である。
本実施形態に係る二酸化炭素分離回収装置は、ギ酸除去装置を有する。二酸化炭素分離回収装置は、二酸化炭素を含有するガスと、二酸化炭素吸収剤を含む溶液とを接触させ、この二酸化炭素吸収剤に二酸化炭素を吸収させることにより前記の二酸化炭素を含有するガスから二酸化炭素を吸収する吸収塔と、
この二酸化炭素を吸収した二酸化炭素吸収剤から二酸化炭素を脱離させて、この二酸化炭素吸収剤を再生する再生塔と、
二酸化炭素吸収剤を含む溶液に含まれるギ酸とギ酸回収剤とを接触させるギ酸除去装置を有する。
実施形態の二酸化炭素分離回収装置は、ギ酸除去装置を含み、二酸化炭素吸収剤を含む溶液中のギ酸を除去できることがCCSにおいて実用的である。
この二酸化炭素分離回収装置1は、吸収塔2と再生塔3とギ酸除去装置20を備えている。二酸化炭素分離回収装置1において、吸収塔2は、二酸化炭素を含むガス(以下、排気ガスと示す。)と二酸化炭素吸収剤を含む溶液とを接触させ、この排気ガスから二酸化炭素を吸収させる。二酸化炭素分離回収装置1において、再生塔3は、吸収塔2で二酸化炭素を吸収した二酸化炭素吸収剤から二酸化炭素を分離し、二酸化炭素吸収剤を再生する。ギ酸除去装置20は、二酸化炭素吸収剤を含む溶液に含まれるギ酸を除去する。ギ酸除去装置20は、ギ酸及び二酸化炭素吸収剤を含む溶液の導入経路21及びギ酸及び二酸化炭素吸収剤を含む溶液の排出経路22を含む。
再生塔3で再生した二酸化炭素吸収剤は、ポンプ9によって熱交換器7と吸収液冷却器10とに順次送液され、二酸化炭素吸収剤供給口5から吸収塔2に戻される。
(実施例1)
粒子状塩化ビニル樹脂に、モノエタノールアミン(MEA)を質量比1:2(塩化ビニル樹脂:MEA)になるように添加し、窒素を通気しながら60℃で撹拌し、塩化ビニル樹脂にアミンを担持し、固体状のギ酸回収剤を作製した。MEA担持量はN濃度で0.9質量%であった。
作製したギ酸回収剤を劣化した二酸化炭素吸収剤として2−アミノ−1−メチル−1−プロパノール(AMP)30wt%及びピペラジン(PZ)10wt%を含む水溶液に添加し、三日間静置した。劣化した二酸化炭素吸収剤を含む溶液には、ギ酸が含まれている。液体を採取し高速液体クロマトグラフにより分析した結果、三日間の静置前後の溶液中のギ酸濃度を比較すると実施例1のギ酸回収剤は、28%のギ酸を回収していた。
ギ酸回収試験後、劣化吸収液に二酸化炭素吸収剤、40℃の大気圧条件下で、二酸化炭素を約10体積%含有するガスを流速0.5L/min.で約100分吸収させることで、二酸化炭素を吸収させた。NMRにより吸収した二酸化炭素量を算出したところ、二酸化炭素の回収量は吸収液に対して96g/kgであった。なお、実施例1の劣化前の二酸化炭素吸収剤の二酸化炭素回収量は、120g/kgであった。
二酸化炭素吸収剤として、モノエタノールアミン(MEA)30wt%の水溶液を用いたこと以外は実施例1と同様にギ酸回収試験と二酸化炭素吸収試験を行った。三日間の静置前後の溶液中のギ酸濃度を比較すると実施例2のギ酸回収剤は、15%のギ酸を回収していた。また、実施例2における吸収した二酸化炭素量を算出したところ、二酸化炭素の回収量は吸収液に対して90g/kgであった。なお、実施例2の劣化前の二酸化炭素吸収剤の二酸化炭素回収量は、120g/kgであった。
粒子状塩化ビニル樹脂に、MEA及びペンタエチレンヘキサミン(PEHA)を質量比1:0.03:0.26(塩化ビニル樹脂:MEA:PEHA)になるように添加し、窒素を通気しながら60℃で撹拌し、塩化ビニル樹脂にアミンを担持し、固体状のギ酸回収剤を作製した。MEA及びPEHA担持量はN濃度で29.1質量%であった。ギ酸回収剤以外の条件は実施例1と同様にギ酸回収試験と二酸化炭素吸収試験を行った。三日間の静置前後の溶液中のギ酸濃度を比較すると実施例3のギ酸回収剤は、32%のギ酸を回収していた。また、実施例3における吸収した二酸化炭素量を算出したところ、二酸化炭素の回収量は吸収液に対して107g/kgであった。
実施例3のギ酸回収剤を用いたこと以外は、実施例2と同様にギ酸回収試験と二酸化炭素吸収試験を行った。三日間の静置前後の溶液中のギ酸濃度を比較すると実施例4のギ酸回収剤は、26%のギ酸を回収していた。また、実施例4における吸収した二酸化炭素量を算出したところ、二酸化炭素の回収量は吸収液に対して98g/kgであった。
ギ酸回収剤を用いないこと以外は、実施例1と同様にギ酸回収試験と二酸化炭素吸収試験を行った。三日間の静置前後の溶液中のギ酸濃度を比較すると比較例1ではギ酸回収剤を用いていないため、ギ酸回収剤によるギ酸の回収はなされていない。また、比較例1における吸収した二酸化炭素量を算出したところ、二酸化炭素の回収量は吸収液に対して60g/kgであった。
ギ酸回収剤を用いないこと以外は、実施例2と同様にギ酸回収試験と二酸化炭素吸収試験を行った。三日間の静置前後の溶液中のギ酸濃度を比較すると比較例2ではギ酸回収剤を用いていないため、ギ酸回収剤によるギ酸の回収はなされていない。また、比較例2における吸収した二酸化炭素量を算出したところ、二酸化炭素の回収量は吸収液に対して52g/kgであった。
上記実施例においては、基材に塩化ビニル樹脂を用い、ギ酸回収能を有する有機基にMEAを少なくとも用いているが金属製の基材などを使用したり、例えば3−アミノ−1−プロパノールなどの他の有機基を使用したりしても同様に二酸化炭素の分離回収において、ギ酸除去が実用的である。
明細書中一部の元素は、元素記号のみで示している。
Claims (13)
- 下記式(1)で表される構造を含む有機基と、
前記有機基と結合した基材とを含むギ酸回収剤。
- 前記式(1)中のnは、2又は3である請求項1に記載のギ酸回収剤。
- 前記有機基は、前記式(1)の他にアミン構造を有する請求項1又は2に記載のギ酸回収剤。
- 前記有機基は、下記式(2)で表される構造を含み、
下記式(2)中のXは、任意にリンカーを含み、前記基材と結合する部分であり、
下記式(2)中のRは、CaHbNcOdで表され、CaHbNcOdのa、b、c及びdは、10≦a≦10000、20≦b≦20000、5≦c≦5000、5≦d≦5000を満たす請求項1ないし3のいずれか1項に記載のギ酸回収剤。
- 前記基材は、有機材料又は無機材料である請求項1ないし4のいずれか1項に記載のギ酸回収剤。
- 請求項1ないし5のいずれか1項に記載のギ酸回収剤をギ酸及び二酸化炭素吸収剤を含む溶液と接触させる工程を有するギ酸除去方法。
- 前記二酸化炭素吸収剤は、アミンを含む請求項6に記載のギ酸除去方法。
- 前記ギ酸及び二酸化炭素吸収剤を含む溶液中のギ酸濃度が所定濃度を超えた場合に前記ギ酸回収剤を前記ギ酸及び二酸化炭素吸収剤を含む溶液と接触させる請求項6又は7に記載のギ酸除去方法
- 請求項1ないし5のいずれか1項に記載のギ酸回収剤、前記ギ酸回収剤を収容する収容容器、ギ酸及び二酸化炭素吸収剤を含む溶液の導入経路及びギ酸及び二酸化炭素吸収剤を含む溶液の排出経路を有し、
前記ギ酸及び二酸化炭素吸収剤を含む溶液の導入経路及び前記ギ酸及び二酸化炭素吸収剤を含む溶液の排出経路は、前記ギ酸回収剤を収容する収容容器と接続しているギ酸除去装置。 - 前記ギ酸及び二酸化炭素吸収剤を含む溶液中のギ酸濃度を測定するギ酸濃度モニター装置をさらに含む請求項9に記載のギ酸除去装置。
- 前記二酸化炭素吸収剤は、アミンを含む請求項9又は10に記載のギ酸除去装置。
- 請求項6ないし8のいずれか1項に記載のギ酸除去方法を利用する二酸化炭素分離回収方法。
- 請求項9ないし11のいずれか1項に記載のギ酸除去装置を有する二酸化炭素分離回収装置。
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